Molecular Modelling Für Anwender: Anwendung Von Kraftfeld- Und Mo-Methoden in Der Organischen Chemie

ISBN-13: 9783519135111 / Niemiecki / Miękka / 1997 / 287 str.

Roland Kunz; Roland Kunz

Opis

Dieses Buch vermittelt dem nicht spezialisierten Anwender von Molecular-Modelling-Paketen die notwendigen Konzepte, um ihn in die Lage zu versetzen, Programmeldungen richtig einzuordnen und zu entscheiden, ab welchem Moment er sich mit einem Spezialisten in Verbindung setzen sollte. Das vermittelte Wissen über Stukturbegriffe, Hyperflächen, Optimierungsmethoden, Kraftfelder, ab initio und semiempirische MO-Methoden und Interpretationshilfen wird ein effizientes Gespräch mit Spezialisten möglich machen.

Spis treści

1: Komponenten des Molecular Modelling.- 1.1 Das chemische Problem.- 1.1.1 Der Strukturbegriff.- 1.1.2 Struktur und Energie. Die geometrischen Eigenschaften von Energiehyperflächen.- 1.1.3 Wege minimaler Energie und intrinsische Reaktionskoordinaten.- 1.1.4 Zusammenfassung der Teilaspekte des chemischen Problems.- 1.1.5 Verletzungen der BO-Approximation.- 1.1.6 Diabatische Reaktionen.- 1.1.7 Numerische Darstellung der geometrischen Struktur.- 1.2 Das physikalische Modell.- 1.3 Die programmtechnische Realisierung.- 1.3.1 Die Benützeroberfläche.- 1.3.2 Die numerischen Methoden (Minimizer).- 1.3.2.1 Grundbegriffe der Optimierung.- 1.3.2.2 Anforderungen.- 1.3.2.3 Hill-Climbing Methoden.- 1.3.2.4 Least-Squares Methoden.- 1.3.2.5 Die Simplex-Methode.- 1.3.2.6 Gemeinsame Eigenschaften und Probleme.- 1.3.2.7 Regeln zur Auswahl eines Optimierverfahrens.- 1.3.2.8 Optimierung unter Nebenbedingungen (constraints).- 1.3.3 Die implementierten Modelle.- 1.4 Pre- und Postprocessing.- 1.4.1 Preprocessing.- 1.4.2 Das Auffinden approximativer Strukturen.- 1.4.2.1 Systematische Suchen.- 1.4.2.2 Distanzgeometrieansätze.- 1.4.2.3 Wissensbasierende Systeme.- 1.4.2.4 Moleküldynamik.- 1.4.2.5 Monte Carlo Suchen.- 1.4.3 Postprocessing.- 2: Typische Modelle und Programme.- 2.1 Kraftfeldprogramme.- 2.1.1 Vor- und Nachteile von Kraftfeldern.- 2.1.2 Kraftfelder für grosse Moleküle.- 2.1.3 Kraftfelder für kleine Moleküle.- 2.1.4 Mathematische Form von Kraftfeldtermen.- 2.1.5 Parametrisierung.- 2.1.5.1 Ad hoc Parametrisierungen.- 2.1.6 Typischer Ablauf einer Kraftfeldrechnung.- 2.1.7 Anwendungen.- 2.2 MO-Programme.- 2.2.1 Hierarchie der quantenchemischen Methoden.- 2.2.2 Ab initio Programme.- 2.2.2.1 Methoden.- 2.2.2.2 Basissätze.- 2.2.2.3 Typische ab initio-Programme.- 2.2.3 Semiempirische Programme.- 2.2.4 Berechnung von physikalischen Eigenschaften und Hilfsgrössen für die Interpretation von Wellenfunktionen.- 2.2.4.1 Geometrie.- 2.2.4.2 Reaktivität.- 2.2.4.3 Spektroskopie.- 2.2.5 Dichtefunktional-Methoden.- 2.2.6 QM/MM-Hybridmethoden.- 3: Beispiele.- 3.1 Energien.- 3.1.1 Bildungswärmen.- 3.1.2 Solvatationsenergie.- 3.1.3 Energiedifferenzen.- 3.1.3.1 Gleichgewichte und Kinetik.- 3.1.3.2 Spektroskopie und Photochemie.- 3.1.4 Differentielle Eigenschaften der Energiehyperfläche.- 3.1.4.1 IR/RAMAN-Spektroskopie.- 3.1.4.2 Thermodynamische Daten.- 3.2 Geometrie.- 3.2.1 Molekulare Abmessungen.- 3.2.2 Molekülinterne Detailstruktur.- 3.2.2.1 Vicinale Kopplungen.- 3.2.2.2 Long-Range-Kopplungen.- 3.2.2.3 NOE-Kontakte.- 3.2.2.4 Festlegung eines Strukturisomeren mit Hilfe von Molecular Modelling und NMR-Eigenschaften in Lösung.- 3.3 Modellgebundene Strukturen.- 3.3.1 Molekülorbitale.- 3.3.1.1 Darstellung kanonischer Orbitale.- 3.3.1.2 Grenzorbitale.- 3.3.1.3 Fragment-MO’s.- 3.3.2 Atome in Molekülen.- 3.3.2.1 Atomladungen.- 3.3.2.2 Reaktivitätsindizes.- 3.3.3 Bindungen in Molekülen.- 3.3.3.1 Bindungsordnung.- 3.3.3.2 Lokalisierung von MO’s.- 3.3.4 “Klassische” Elektronenstruktur versus MO-Resultate.- 3.4 Übergangszustände.- 3.4.1 Diels-Alder-Cycloaddition.- 3.4.2 Konrotatorische Ringöffnung.- Verzeichnis nützlicher Programme.- Sachwortverzeichnis.

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Dieses Buch vermittelt dem nicht spezialisierten Anwender von Molecular-Modelling-Paketen die notwendigen Konzepte, um ihn in die Lage zu versetzen, Programmeldungen richtig einzuordnen und zu entscheiden, ab welchem Moment er sich mit einem Spezialisten in Verbindung setzen sollte. Das vermittelte Wissen über Strukturbegriffe, Hyperflächen, Optimierungsmethoden, Kraftfelder, ab initio und semiempirische MO-Methoden und Interpretationshilfen wird ein effizientes Gespräch mit Spezialisten möglich machen. Das Buch setzt lediglich Grundkenntnisse im Mathematik, Physik und physikalischer Chemie voraus, die üblicherweise nach Abschluß der mittleren Ausbildung vorhanden sind, und stellt damit eine geeignete Einstiegshilfe für Diplomanden und Doktoranden dar. Auf mathematische Herleitungen wird vollständig verzichtet und mathematische Formeln werden nur soweit angegeben, als die darin vorkommenden Größen von üblichen Programmen numerisch ausgegeben werden. Für den Einsteiger werden Übungen und exemplarische Beispiele angeboten. Alle Beispiele werden mit Programmen behandelt, die Hochschulen von den jeweiligen Autoren der einzelnen Softwarepakete zum Selbstkostenpreis zur Verfügung gestellt werden können und keine spezielle Hardware verlangen. "... Da bisher im deutschsprachigen Raum nach Kenntnis des Rezensenten keine Einführung in dieses moderne Gebiet der chemischen Forschung vorliegt, schließt das Buch von Kunz ... eine Lücke. Insgesamt kann das Buch allen Lesern, die sich einen ersten Überblick über das moderne Forschungsgebiet "Molecular Modelling" verschaffen wollen, empfohlen werden. Die Literatur ist größtenteils auf aktuellem Stand, so daß dem interessierten Leser auch eine umfassende weitergehende Information er